隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅猛進(jìn)步，工程師們面臨著測(cè)試需求日益復(fù)雜化的挑戰(zhàn)。市場(chǎng)對(duì)更高頻率、更寬帶寬以及如OFDM和高階QAM這類復(fù)雜調(diào)制格式的需求不斷增加，這迫使測(cè)試設(shè)備需具備更高的精度與靈敏度以適應(yīng)行業(yè)發(fā)展。作為無(wú)線通信測(cè)試中不可或缺的核心工具，信號(hào)分析儀的靈敏度對(duì)于低電平信號(hào)的檢測(cè)能力和系統(tǒng)性能驗(yàn)證至關(guān)重要。因此，提升信號(hào)分析儀的性能成為滿足當(dāng)前測(cè)試要求的關(guān)鍵所在。

【什么是靈敏度】

靈敏度是衡量信號(hào)分析儀檢測(cè)和處理低電平信號(hào)能力的關(guān)鍵指標(biāo)，通常通過顯示平均噪聲電平（DANL）來(lái)量化，其單位為dBm/Hz，反映了頻譜分析儀在1赫茲帶寬內(nèi)的噪聲底限。較高的靈敏度意味著頻譜分析儀能夠探測(cè)到更為微弱的信號(hào)。這對(duì)于無(wú)線通信測(cè)試尤為重要，因?yàn)殡S著信號(hào)頻率的升高與帶寬的增寬，信號(hào)衰減加劇，導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度下降。此外，更加復(fù)雜的調(diào)制方案要求有更高的信噪比（SNR）以確保準(zhǔn)確解調(diào)，防止符號(hào)錯(cuò)誤的發(fā)生并減少誤碼率。因此，提升靈敏度不僅有助于捕捉微弱信號(hào)，也是保證高質(zhì)量通信不可或缺的一部分。

DANL：DANL（顯示平均噪聲電平）是評(píng)估信號(hào)分析儀靈敏度的最常用指標(biāo)，用來(lái)表示信號(hào)分析儀的噪聲底限幅度，單位為dBm/Hz。一般來(lái)說(shuō)，DANL值越低，表示信號(hào)分析儀的靈敏度越高，意味著它能夠檢測(cè)到更微弱的信號(hào)。

動(dòng)態(tài)范圍：動(dòng)態(tài)范圍指的是信號(hào)分析儀能夠有效處理的最大信號(hào)與最小信號(hào)之間的差值。這一范圍受到設(shè)備靈敏度和失真水平的限制。當(dāng)測(cè)量中等功率信號(hào)時(shí)，需在優(yōu)化顯示平均噪聲電平（DANL）以提高低電平信號(hào)檢測(cè)能力，與最小化內(nèi)部失真以確保高電平信號(hào)處理質(zhì)量之間取得平衡。這樣，才能保證信號(hào)分析儀在整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)提供準(zhǔn)確可靠的測(cè)量結(jié)果。

提高靈敏度對(duì)EVM（誤差矢量幅度）測(cè)量具有直接且積極的影響，尤其在低輸入功率水平的情況下。通過降低顯示平均噪聲電平（DANL），可以顯著提升EVM測(cè)量的準(zhǔn)確性，有效避免誤判情況的發(fā)生，并防止因測(cè)量不準(zhǔn)而導(dǎo)致的產(chǎn)品良品率下降。優(yōu)化DANL有助于實(shí)現(xiàn)更精確的信號(hào)分析，尤其是在處理微弱信號(hào)時(shí)更為關(guān)鍵。

【靈敏度的重要性】

隨著5G、衛(wèi)星通信以及WiFi 7等新一代無(wú)線技術(shù)的興起，信號(hào)分析儀的靈敏度變得尤為重要。這些先進(jìn)技術(shù)通常采用OFDM（正交頻分復(fù)用）調(diào)制方式，以實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、高效的頻譜使用以及強(qiáng)大的抗干擾能力。然而，OFDM信號(hào)具有較高的峰均功率比（PAPR），這要求傳輸系統(tǒng)必須具備良好的線性度才能維持傳輸質(zhì)量。在這種情況下，擁有高靈敏度的信號(hào)分析儀能夠更精確地測(cè)量低電平信號(hào)，這對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估OFDM信號(hào)的質(zhì)量——如EVM（誤差矢量幅度）等關(guān)鍵指標(biāo)——至關(guān)重要，從而確保無(wú)線通信系統(tǒng)的整體性能和可靠性。因此，提升信號(hào)分析儀的靈敏度不僅有助于提高信號(hào)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，也是保障現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)高效運(yùn)作的基礎(chǔ)。

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檢測(cè)低電平信號(hào)：

許多無(wú)線通信系統(tǒng)，如5G、衛(wèi)星通信以及WiFi7應(yīng)用中，需要對(duì)極其微弱的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)與測(cè)量。采用高靈敏度頻譜分析儀能夠更精確地探測(cè)這些低強(qiáng)度信號(hào)，這對(duì)于保證系統(tǒng)的性能和可靠性至關(guān)重要。通過使用這類先進(jìn)設(shè)備，可以有效提升對(duì)復(fù)雜通信環(huán)境中信號(hào)處理的能力，進(jìn)而推動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

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誤碼率(BER)和誤差矢量幅度(EVM)測(cè)量：

在復(fù)雜的調(diào)制方案中，例如正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)，靈敏度對(duì)于誤碼率和誤差矢量幅度的測(cè)量至關(guān)重要。高靈敏度能夠提供更佳的信噪比（SNR），從而有效減少符號(hào)錯(cuò)誤和比特錯(cuò)誤的發(fā)生，顯著提升系統(tǒng)性能。通過優(yōu)化這些關(guān)鍵參數(shù)，可以進(jìn)一步增強(qiáng)通信系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)傳輸效率。

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動(dòng)態(tài)范圍：

靈敏度還對(duì)頻譜分析儀的動(dòng)態(tài)范圍產(chǎn)生影響，即它能夠處理的最大信號(hào)與最小信號(hào)之間的幅度差異。較高的靈敏度有助于擴(kuò)展這一動(dòng)態(tài)范圍，使得頻譜分析儀能夠在同一時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確測(cè)量從極強(qiáng)到極弱的信號(hào)。這不僅提升了分析的精確度，也增強(qiáng)了設(shè)備在復(fù)雜信號(hào)環(huán)境中的適用性。

具備高靈敏度的信號(hào)分析儀能夠減少對(duì)信號(hào)放大器的依賴，進(jìn)而降低測(cè)試成本。這種高效能設(shè)備通過直接提升對(duì)微弱信號(hào)的檢測(cè)能力，避免了額外放大步驟的需求，簡(jiǎn)化了測(cè)試流程并節(jié)約了開支。

【影響靈敏度的因素】

靈敏度受多個(gè)因素的影響，選擇合適的設(shè)置有助于提高頻譜分析儀的靈敏度。

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前置放大器（Preamp）：

前置放大器能夠提升信號(hào)電平，從而增強(qiáng)系統(tǒng)的靈敏度。然而，其線性度和噪聲性能直接決定了靈敏度的優(yōu)劣。高質(zhì)量的前置放大器在提高信號(hào)電平的同時(shí)，還能確保低噪聲和高線性度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在不損害信號(hào)質(zhì)量的前提下大幅提升系統(tǒng)靈敏度。這種高性能的前置放大器對(duì)于精確測(cè)量至關(guān)重要，尤其在處理微弱信號(hào)時(shí)表現(xiàn)得更為明顯。

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衰減器設(shè)置：

增加輸入衰減可以降低輸入信號(hào)的電平，但這對(duì)儀器內(nèi)部噪聲的影響相對(duì)較小。然而，當(dāng)輸入信號(hào)較弱時(shí)，較高的衰減值會(huì)導(dǎo)致輸入信噪比（SNR）下降，從而影響靈敏度。通過優(yōu)化衰減器的設(shè)置，可以有效提升頻譜分析儀的靈敏度，確保在處理微弱信號(hào)時(shí)仍能保持較高的性能和精確度。合適的衰減器配置對(duì)于維持和提升測(cè)量設(shè)備的整體效能至關(guān)重要。

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分辨率帶寬（RBW）：

分辨率帶寬（RBW）直接影響頻譜分析儀的頻率分辨率。采用較窄的RBW可以有效降低噪聲底限，進(jìn)而提升靈敏度，但這一做法也會(huì)延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間。因此，選擇一個(gè)合適的RBW是在保證測(cè)量效率的同時(shí)提高靈敏度的關(guān)鍵。通過精心調(diào)整RBW設(shè)置，可以在靈敏度和測(cè)量速度之間找到最佳平衡點(diǎn)，從而優(yōu)化分析結(jié)果。

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噪聲底限擴(kuò)展（NFE）：

NFE是Keysight信號(hào)分析儀中采用的一種先進(jìn)技術(shù)，旨在降低噪聲底限。通過對(duì)頻譜分析儀的噪聲底限進(jìn)行精確測(cè)量和校正，NFE技術(shù)能夠顯著提升分析儀的靈敏度。這種方法不僅改善了微弱信號(hào)的檢測(cè)能力，還提高了整體測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。

左圖：黃色軌跡是未打開NFE的信號(hào)，藍(lán)色軌跡是打開NFE后的同一信號(hào)

右圖：分別顯示原始信號(hào)（未打開NFE、LNP）、打開LNP 和打開 NFE 的測(cè)量結(jié)果

選擇高性能的元器件、優(yōu)化信號(hào)路徑設(shè)計(jì)、采用噪聲校正技術(shù)等措施，可以有效提高信號(hào)分析儀的靈敏度，滿足下一代無(wú)線通信測(cè)試的需求。